含氨基甲酸酯、脲单元的聚三唑弹性体的制备及其构效关系研究

The polytriazole elastomers，being insensitive to moisture and compatible with ammonium dinitroamide (ADN)，have attracted considerable attention in the field of composite solid propellant. The polytriazole elastomers in combination with hard segments consisting of hydrogen bonding have shown good mechanical properties from the theoretical and experimental view. However, the structure-properties relationship has not been established. In this proposal, the polytriazole elastomers will be prepared from azide terminated prepolymers, azide terminated cross-linker and alkyne terminated chain extender with urethane or urea, and the properties will also be investigated. The microphase morphology of elastomers will be studied and could be served as the bridge to clarify the structure-mechanical properties relationship. The structure-mechanical properties relationship will give the guidance for designing and regulating the mechanical properties of the polytriazole elastomers, and lay a foundation for the development of green and high energy propellant with humidity insensitivity in their curing process.

聚三唑弹性体具有固化过程水分不敏感、与高能氧化剂二硝酰胺铵（ADN）相容性好等特点，已成为固体推进剂领域的研究热点之一。理论分析及前期研究结果均表明，将富含氢键作用的硬段单元引入聚三唑弹性体中有助于提升其力学性能，然而富含氢键作用的硬段单元对聚三唑弹性体力学性能的影响机制尚不明确，聚三唑弹性体结构、性能的关系问题尚未得到解决。本项目拟以端叠氮基柔性大分子为预聚物，含氨基甲酸酯或脲单元的双炔化合物为扩链剂，三官能度的叠氮化合物为交联剂，制备含氨基甲酸酯、脲单元的聚三唑弹性体并对其性能进行研究。利用多种手段研究弹性体的微相形态，通过微相形态建立弹性体结构和力学性能之间的桥梁，明确弹性体结构、微相形态和力学性能三者之间的关系。弹性体结构、力学性能关系的明晰将对聚三唑弹性体的设计和性能调控起到积极的指导作用，也将为具有制造过程水分不敏感，绿色、高能的固体推进剂提供理论依据和技术支撑。

基于Huisgen 环加成反应的聚三唑黏合剂体系具有固化过程水分不敏感、与高能氧化剂二硝酰胺铵（ADN）相容性好等特点，是固体推进剂领域的研究热点之一，如何通过聚三唑弹性体结构的合理设计，赋予其优异的力学性能，并进一步推进其在固体推进剂中的应用一直是该领域的重要挑战之一。. 本项目完成了多种含有和不含有氨基甲酸酯单元的端炔基黏合剂、多官能度叠氮基固化剂的合成，聚三唑黏合剂体系的固化反应动力学、聚三唑弹性体的制备与结构性能表征等研究内容；实现了含氨基甲酸酯单元的聚三唑弹性体的精确构建；揭示了氨基甲酸酯单元对聚三唑弹性体力学性能的影响规律，初步明确了结构、微相形态和力学性能三者之间的关系；基于力学性能、固化性能以及工艺性能优选了两种可用于复合固体推进剂的聚三唑黏合剂体系；基于相容性、能量以及增塑剂体系设计制备了含AP和铝粉的三组元推进剂配方并获得了关键的力学、燃烧、能量等性能参数，证明了该聚三唑黏合剂体系在复合固体推进剂中具有重要的应用前景，为实现制造过程水分不敏感，绿色、高能的固体推进剂提供了重要的理论依据和技术支撑。.